高温离子注入靶盘设计

简要介绍了高温离子注入靶室的设计。通过设计辅助加热装置使离子注入时晶片表面温度达到500℃以上,并通过靶盘旋转和往返平移扫描的方式实现了晶片片内和片间的温度均匀性,满足了碳化硅掺杂、SOI晶片制造等特殊需要。

金属离子高温注入原理与工艺研究

采用离子与固体相互作用理论和辐照增强扩散理论建立了金属离子高温注入的传质模型,利用有效形成热理论建立了金属离子高温注入合成金属间化合物相形成预测模型。采用MEEVA源进行了Al离子高温注入镁合金AZ31表面改性。利用Rutherford背散射和X射线衍射方法分析了注入改性层的成分与相结构,利用动电位阳极极化测量及摩擦磨损试验测定了注入改性镁合金AZ31的耐腐蚀、抗磨损性能。计算的Al离子高温注入镁合金AZ31的成分—深度分布及金属间化合物Al12Mg17形成规律与试验测量结果相符。注入剂量为6×1016ions·cm-2的Al离子高温试样,腐蚀电位和孔蚀击穿电位分别达到-1180mV(SCE)和-480mV(SCE),维钝电流密度较原始镁合金试样的电流密度约降低1个数量级。高温注入镁合金试样的磨痕较窄,磨损量较原始试样减小约20%。Al离子高温注入显著改善了镁合金AZ31的耐腐蚀、抗磨损性能。

Cr离子高温注入Al靶的传质模型

利用注入离子在固体中传输理论和辐照增强扩散理论建立了金属离子高温注入金属Al靶的传质模型,计算了金属离子高温注入的浓度-深度分布.在所建立的传质模型中采用动态Monte Carlo方法模拟离子注入过程,引入饱和浓度限模拟晶体靶局部饱和现象;采用基于辐照增强扩散的扩散方程描述注入粒子扩散过程;根据缺陷线性退火理论确定辐照增强扩散系数;结合杂质原子和非平衡空位扩散方程给出了注入粒子的浓度分布;在扩散方程中引入了空位源函数并考虑了离子溅射造成的表面退让效应.针对离子能量140keV,注入剂量2×10^(17)cm^(-2),温度250,400和510℃的Cr离子注入Al靶计算得到的浓度-深度分布与实验结果相符.

高温注入离子的扩散和激活行为的研究

本文应用二次离子质谱（ＳＩＭＳ），微分霍尔效应和透射电镜（ＴＥＭ）研究了硅中高温注入砷离子的扩散和激活行为．将１８０ＫｅＶ，１×１０１５ｃｍ－２砷离子在５００℃至１０００℃的温度范围内注入硅．研究结果表明：在５００℃至８５０℃注入时所发生的异常扩散和载流子浓度及迁移率深度分布与剩余缺陷的分布密切相关；而且随着注入温度的增高，砷的增强扩散亦增强，同时所形成的剩余缺陷减少．在注入温度高于８５０℃时，随着注入温度的增高，砷的增强扩散效应减弱．在５００℃至１０００℃的注入温度，与热扩散相比，砷的增强扩散效应显著；电激活率随着注入温度的增高而增大．

SiC功率器件离子注入和退火设备及工艺验证

针对SiC功率器件工艺制程中离子注入和激活退火的技术难题，利用爱发科公司自行设计并开发的高温离子注入设备（ULVAC，IH-860DSIC）、碳膜溅射设备（ULVAC，SME-200）和高温激活退火设备（ULVAC，PFS-6000-25）。通过计算模拟、AFM对比结果、Hall电阻测定和RHEED图像分析等表征手段，研究了高温高能多步注入、碳膜覆盖技术和退火温度分别对SiC器件的物理特性、表面特性及电学特性的影响。结果表明，采用500℃A1离子注入浓度为5×10^18cm^-3、20nm厚碳膜溅射技术和1700～2000℃激活退火技术，能够实现具有良好表面特性和电学特性的P型SiC掺杂工艺。设备的稳定性已在多条SiC生产线上用于制造SiC—SBD器件和SiC．MOSFET器件完成工艺验证。